JPS60230554A - Knocking suppressor for engine - Google Patents

Knocking suppressor for engine

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JPS60230554A
JPS60230554A JP59087163A JP8716384A JPS60230554A JP S60230554 A JPS60230554 A JP S60230554A JP 59087163 A JP59087163 A JP 59087163A JP 8716384 A JP8716384 A JP 8716384A JP S60230554 A JPS60230554 A JP S60230554A
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JP
Japan
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valve
water
knocking
intake
injection
Prior art date
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Application number
JP59087163A
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Japanese (ja)
Inventor
Masanori Misumi
三角 正法
Noboru Hashimoto
昇 橋本
Kenji Hataoka
籏岡 健司
Akinori Yamashita
山下 昭則
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/12Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with non-fuel substances or with anti-knock agents, e.g. with anti-knock fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/0221Details of the water supply system, e.g. pumps or arrangement of valves
    • F02M25/0225Water atomisers or mixers, e.g. using ultrasonic waves
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    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

PURPOSE:To perform the suppression of knocking so effectively, by installing a water injection valve, feeding an antiknock of water or the like, in a suction passage, while controlling this valve so as to finish its injection feed of the antiknock at the first half part of a valve opening period in a suction valve at latest in a knocking generating region. CONSTITUTION:In case of a device which sets up a fuel injection valve 11 toward a suction valve, in a part at the downstream side of a throttle valve in a suction passage 5, a water injection valve 13 is set up toward the suction valve 3 in the suction passage 5 at the more upstream side than the fuel injection valve 11, causing it to spray and feed an antiknock of water or the like from the valve 13. The suction passage 5 is made up of both suction passages 5a and 5b at primary and secondary sides partitioned off by a partition wall 18, while a swirl control valve 15 is interposingly installed in the secondary side suction passage 5b. And, the water injection valve 13 is controlled so as to finish its injection feed of the antiknock of water or the like at the first half part of a valve opening period at latest in time of knocking occurrence or in a knocking occurring region.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、燃焼室に水等のアンチノック剤を噴射供給す
ることによって、ノッキングの発生を抑制するようにし
たエンジンのノック抑制装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an engine knock suppression device that suppresses the occurrence of knocking by injecting and supplying an anti-knock agent such as water into a combustion chamber. It is.

(従来技術) 従来より、エンジンのノッキングを抑制するために、エ
ンジンの低中速高負荷時に、水もしくはアンチノック剤
を含んだ水溶液を燃料に混入してエンジンに供給し、ノ
ッキングの発生を回避する技術が、例えば、実開昭56
−50769号に見られるように公知である。
(Prior art) Conventionally, in order to suppress engine knocking, water or an aqueous solution containing an anti-knock agent is mixed with fuel and supplied to the engine when the engine is running at low, medium speeds and under high load to avoid the occurrence of knocking. For example, the technology to
It is known as seen in No.-50769.

しかして、上記水等のアンチノック剤の供給によるノッ
キングの抑制を行うについて、多量の水等のアンチノッ
ク剤の供給は、吸気系もしくは燃焼室の錆の発生、潤滑
油への水等のアンチノック剤の混入劣化、燃焼性の悪化
による出力低下等のエンジンの耐久性、運転性能に悪影
響を与える不具合を有するものであり、できるだけ少量
の水等のアンチノック剤でノッキングの抑制を行うのが
好ましい。
However, when suppressing knocking by supplying an anti-knock agent such as water, supplying a large amount of anti-knock agent such as water may cause rust in the intake system or combustion chamber, and may cause anti-knock agents such as water to enter the lubricating oil. This has problems that adversely affect the durability and driving performance of the engine, such as deterioration due to mixing of knock agents and a decrease in output due to deterioration of combustibility. Therefore, it is best to suppress knocking with as little amount of anti-knock agent as possible, such as water. preferable.

一方、エンジンの燃焼室においては、点火プラグから離
れたピストン近傍のエンドガスゾーンがノッキングの発
生し易い部分である。
On the other hand, in the combustion chamber of an engine, the end gas zone near the piston and away from the ignition plug is a part where knocking is likely to occur.

そして、このエンジンに対して水等のアンチノック剤の
供給によるノッキングの抑制を行うについて、前記先行
技術のように例えば気化器のベンチュリから吸気通路を
経て燃焼室内に水等のアンチノック剤を供給するように
したものでは、水等のアンチノック剤は燃焼室内に均一
に分布することになり、多量の水等のアンチノック剤を
供給しなければ、上記ノッキング発生部におけるノッキ
ングの抑制を有効に行うことができず、多量の水等のア
ンチノック剤の供給に伴い前記の如き弊害を有するもの
である。
In order to suppress knocking by supplying an anti-knock agent such as water to this engine, for example, as in the prior art described above, the anti-knock agent such as water is supplied into the combustion chamber from the venturi of the carburetor through the intake passage. In such a case, the anti-knock agent such as water is uniformly distributed within the combustion chamber, and unless a large amount of anti-knock agent such as water is supplied, knocking in the above-mentioned knocking generating part cannot be effectively suppressed. However, the above-mentioned problems arise due to the supply of a large amount of anti-knock agent such as water.

(発明の目的〉 本発明は上記事情に鑑み、少量の水等のアンチノック剤
の供給で効果的にノッキングを抑制するようにしたエン
ジンのノック抑制装置を提゛供することを目的とするも
のである。
(Object of the Invention) In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an engine knock suppression device that effectively suppresses knocking by supplying a small amount of anti-knock agent such as water. be.

(発明の構成) 本発明のノック抑制装置は、吸気弁を介して燃焼室に通
ずる吸気通路内に水等のアンチノック剤を供給する水噴
射弁を設け、この水噴射弁から遅くとも吸気弁の開期間
の前半部で水等のアンチノック剤の噴射供給を終えるよ
う制御する制御装置を備えたことを特徴とするものであ
る。
(Structure of the Invention) The knock suppressing device of the present invention is provided with a water injection valve that supplies an anti-knock agent such as water into the intake passage leading to the combustion chamber via the intake valve, and from the water injection valve to the intake valve at the latest. The present invention is characterized in that it includes a control device that controls the injection supply of the anti-knock agent such as water to end in the first half of the opening period.

(発明の効果) 本発明によれば、ノッキング発生時もしくはノッキング
発生領域では、水噴射弁からの水等のアンチノック剤の
噴射供給を遅くとも吸気弁開期間前半部で終えるように
水噴射時期を設定することによって、吸気行程の早い時
期に流入した水等のアンチノック剤を燃焼室の下層部に
偏在化させて供給することができ、ピストン近傍のノッ
キング発生部に対して重点的に水等のアンチノック剤を
存在させて、この部分のノッキング抑制効果が良好に得
られ、少量の水等のアンチノック剤の供給で効率良くノ
ッキングの抑制が行え、水等のアンチノック剤の多量供
給に伴う弊害を未然に防止することができる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, when knocking occurs or in a region where knocking occurs, the water injection timing is adjusted so that the injection supply of anti-knock agent such as water from the water injection valve ends in the first half of the intake valve open period at the latest. By setting this, the anti-knock agent such as water that flows into the early part of the intake stroke can be unevenly distributed and supplied to the lower part of the combustion chamber. By having an anti-knock agent present, a good knocking suppression effect can be obtained in this part, and knocking can be efficiently suppressed by supplying a small amount of anti-knock agent such as water, and a large amount of anti-knock agent such as water can be supplied. The accompanying adverse effects can be prevented.

特に、上記のように水等のアンチノック剤を燃焼室の下
層部に偏在化させるために、点火プラグ近傍等の燃焼部
分への水等のアンチノック剤の存在が減少して、燃焼性
に悪影響を与えることなく良好な燃焼性を維持して出力
低下を低減するとともに、ノッキングの発生が抑制され
ることから、例えば点火時期を進角制御して出力の向上
を図ることができるものである。
In particular, as mentioned above, in order to make anti-knock agents such as water unevenly distributed in the lower part of the combustion chamber, the presence of anti-knock agents such as water in combustion parts such as near the spark plug decreases, which reduces combustibility. It maintains good combustibility without causing any negative effects, reduces output loss, and suppresses the occurrence of knocking, making it possible, for example, to advance the ignition timing and improve output. .

(実施例) 以下、図面により本発明の詳細な説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.

第1図はノック抑制装置を備えたエンジンの全体m成因
を示し、エンジン1は第1〜第4の4つのシリンダC(
ただし、図中には1つのシリンダのみが示されている)
を有し、上記各シリンダCの燃焼室2にはそれぞれ吸気
弁3および排気弁4を介して吸気通路5および排気通路
6が接続され、上記吸気通路5のサージタンク7上流の
集合部にはスロットル弁8が配設され、吸気通路5の上
流端にはエアクリーナ9が連接され、このエアクリーナ
9下流には吸気流口を計測するエアフローメータ10が
介設されている。そして、上記各吸気通路5の下流側部
分には吸気弁3に向けて燃料噴射弁11がそれぞれ配設
され、該各燃料噴射弁11には燃料供給通路12が接続
され、図示しないレギュレータを介して燃料タンクに連
通されており、上記燃料噴射弁11には上記レギュレー
タを介して吸気通路圧力との差圧が常に一定となるよう
な燃圧が供給される。
FIG. 1 shows the overall components of an engine equipped with a knock suppressor.
However, only one cylinder is shown in the diagram)
An intake passage 5 and an exhaust passage 6 are connected to the combustion chamber 2 of each cylinder C via an intake valve 3 and an exhaust valve 4, respectively. A throttle valve 8 is provided, an air cleaner 9 is connected to the upstream end of the intake passage 5, and an air flow meter 10 for measuring the intake air flow is provided downstream of the air cleaner 9. A fuel injection valve 11 is disposed in a downstream portion of each intake passage 5 facing the intake valve 3, and a fuel supply passage 12 is connected to each fuel injection valve 11 via a regulator (not shown). The fuel injection valve 11 is connected to a fuel tank, and fuel pressure is supplied to the fuel injection valve 11 via the regulator so that the differential pressure with the intake passage pressure is always constant.

また、各燃料噴射弁11より上流側の吸気通路5には各
々水噴射弁13が吸気弁3に向けてそれぞれ配設され、
各水噴射弁13には水供給通路14が接続され、燃焼室
2に対して水等のアンチノック剤を噴射供給するように
構成されている。
In addition, water injection valves 13 are respectively disposed in the intake passages 5 on the upstream side of each fuel injection valve 11, facing the intake valves 3.
A water supply passage 14 is connected to each water injection valve 13, and is configured to inject and supply an anti-knock agent such as water to the combustion chamber 2.

一方、上記吸気通路5は燃焼室2を構成するシリンダC
の周方向にスワールを生成するように構成されるととも
に、この吸気通路5には上記スワールの大きさを制御す
るスワール制御弁15が配設されている。
On the other hand, the intake passage 5 is connected to the cylinder C constituting the combustion chamber 2.
The intake passage 5 is configured to generate a swirl in the circumferential direction, and a swirl control valve 15 is disposed in the intake passage 5 to control the magnitude of the swirl.

上記吸気通路5は第2図に示すように、燃焼室2に連通
開口する吸気通路5の下流側部分で、吸気マニホールド
16からシリンダヘッド17内に形成された燃焼室2の
近傍部分が、隔壁18によって、1次側吸気通路5aと
2次側吸気通路5bとに区画形成され、2次側吸気通路
5bにはスワール制御弁15が介装され、このスワール
制御弁15はアクチュエータ(図示せず)によって基本
的には吸入空気最の増減に対応し、エンジンの低負荷詩
に閉作動され、高負荷時に開いて2次側吸気通路5bか
ら吸気を供給するように構成されている。
As shown in FIG. 2, the intake passage 5 is a downstream portion of the intake passage 5 that communicates with the combustion chamber 2, and a portion near the combustion chamber 2 formed in the cylinder head 17 from the intake manifold 16 is a partition wall. 18, it is divided into a primary side intake passage 5a and a secondary side intake passage 5b, and a swirl control valve 15 is interposed in the secondary side intake passage 5b, and this swirl control valve 15 is connected to an actuator (not shown). ) basically corresponds to the increase or decrease in intake air, and is configured to be closed when the engine is under low load, and open when the engine is under high load to supply intake air from the secondary intake passage 5b.

1次側吸気通路5aは比較的通路面積が小さく形成され
、吸気弁3より僅かに上流側の吸気ポート19にスワー
ル用ポート19aとして開口し、この1次側吸気通路5
aを流れる吸気の流速を向上するとともに、スワール用
ポート19aがシリンダCの円周方向に向かって開口し
、ピストン20の上面となす角度が小さくなるように横
方向から吸気をシリンダC内に円周方向に導入してスワ
ールを生成するように構成されている。一方、2次側吸
気通路5bはシリンダCの中心線とほぼ平行な方向すな
わちピストン20の上面に向かって開口し、吸気にスワ
ールを付与することなく導入するように構成されている
The primary side intake passage 5a is formed with a relatively small passage area, and opens as a swirl port 19a at the intake port 19 slightly upstream of the intake valve 3.
The swirl port 19a opens toward the circumferential direction of the cylinder C to flow the intake air from the side in a circular direction into the cylinder C so that the angle with the top surface of the piston 20 becomes small. It is configured to be introduced in the circumferential direction to generate a swirl. On the other hand, the secondary intake passage 5b opens in a direction substantially parallel to the center line of the cylinder C, that is, toward the upper surface of the piston 20, and is configured to introduce intake air without swirling.

よって、上記スワール制御弁15が閉じているときく開
度0’ )には1次側吸気通路5aのみによって吸気が
大きなスワールで燃焼室2に導入され、スワール制御弁
15が開くに従って2次側吸気通路5bからの吸気の導
入比率が増え、燃焼室−2に生成されるスワールが小さ
くなり、スワール制御弁15の全開状態(開度70°)
では殆どスワールの生成はされないものである。
Therefore, when the swirl control valve 15 is closed and the opening degree is 0', intake air is introduced into the combustion chamber 2 in a large swirl only by the primary side intake passage 5a, and as the swirl control valve 15 opens, the intake air is introduced into the combustion chamber 2 with a large swirl. The introduction ratio of intake air from the intake passage 5b increases, the swirl generated in the combustion chamber-2 becomes smaller, and the swirl control valve 15 is fully open (70 degrees of opening).
In this case, almost no swirl is generated.

このスワール制御弁15は、図示しないアクチュエータ
によって、例えば吸気負圧もしくは排気圧力等に応動す
るダイアフラム装置によって機械的に開閉制御される。
This swirl control valve 15 is mechanically controlled to open and close by an actuator (not shown), for example, by a diaphragm device that responds to intake negative pressure or exhaust pressure.

そして、このスワール制御弁15は吸入空気圏すなわち
エンジン回転数と負荷の変動に対応して、例えば、低負
荷・低回転領域では開度を06 (全開)として大きな
スワールを生成し、高負荷・高回転領域では開度を70
゜(全開)としてスワールの生成を抑制し、中間領域で
は開度を20°に少し開いて弱いスワールを生成するよ
うに制御するものである。
The swirl control valve 15 responds to fluctuations in the intake atmosphere, that is, the engine rotation speed and load, by setting the opening degree to 06 (fully open) in the low load/low rotation range, for example, and generates a large swirl. In the high rotation range, the opening degree is set to 70.
degree (fully open) to suppress the generation of swirl, and in the intermediate region, the opening degree is slightly opened to 20 degrees to generate a weak swirl.

また、上記2次側吸気通路5bのスワール制御弁15の
下流側には、吸気弁3で開閉される吸気ポート−19に
比較的近い位置で、かつ燃焼室2に向けて燃料を噴射す
るように、前記水噴射弁13および燃料噴射弁11が順
に配設されている。すなわち、この水噴射弁13および
燃料噴射弁11から噴射された水等のアンチノック剤お
よび燃料が直接吸気ポート19から燃焼室2内に流入す
るように構成されている。
Furthermore, on the downstream side of the swirl control valve 15 in the secondary intake passage 5b, there is a position relatively close to the intake port 19 that is opened and closed by the intake valve 3, and injects fuel toward the combustion chamber 2. The water injection valve 13 and the fuel injection valve 11 are arranged in this order. That is, the anti-knock agent such as water and fuel injected from the water injection valve 13 and the fuel injection valve 11 directly flow into the combustion chamber 2 from the intake port 19.

この水噴射弁13および燃料噴射弁11による水等のア
ンチノック剤の噴射時期、燃料噴射時期およびその噴射
口は、第1図に示すように制御装置22からの制御信号
すなわち水噴射パルスおよび燃料噴射パルスによって行
われる。
The injection timing of the antiknock agent such as water, the fuel injection timing, and the injection port by the water injection valve 13 and the fuel injection valve 11 are controlled by control signals from the control device 22, that is, the water injection pulse and the fuel injection timing, as shown in FIG. This is done by injection pulses.

この制御装置22は、インターフェース24、CPU2
5およびメモリ26からなり、上記メモリ26内には第
4図にフローチャートで示すCPU25の演算処理のプ
ログラム等が格納されている。また、この制御装置22
には、前記エアフローメータ10からの吸入空気量信号
が入力されるとともに、振動センサー等によりエンジン
の各気筒のノッキングの発生を検出するノックセンサー
27のノッキング信号、およびディストリごユータの回
転角からエンジン1のクランク角と第1気筒のピストン
上死点TDCとを検出用するクランク角センサー28か
らのクランク角信号とがそれぞれ入力されるものである
。なお、29はイグニションスイッチである。
This control device 22 includes an interface 24, a CPU 2
5 and a memory 26, and the memory 26 stores programs for arithmetic processing of the CPU 25 as shown in the flowchart of FIG. In addition, this control device 22
In addition to inputting the intake air amount signal from the air flow meter 10, the knocking signal from the knock sensor 27, which detects the occurrence of knocking in each cylinder of the engine using a vibration sensor, etc., and the rotation angle of the distributor are used to detect the engine. 1 and a crank angle signal from a crank angle sensor 28 for detecting the piston top dead center TDC of the first cylinder are respectively inputted. Note that 29 is an ignition switch.

そして、上記制御装置22のCPU25は、ノックセン
サー27のノッキング検出信号を受(プ、ノッキングが
発生している気筒に対する水噴射弁13に所定の水噴射
時期をめて、それに応じて所定時期に水等のアンチノッ
ク剤の噴DI 量に相当するパルス幅を有する水噴射パ
ルスを該当気筒の水噴射弁13に出力するものである。
Then, the CPU 25 of the control device 22 receives the knocking detection signal from the knock sensor 27, sets a predetermined water injection timing in the water injection valve 13 for the cylinder in which knocking is occurring, and adjusts the timing accordingly. A water injection pulse having a pulse width corresponding to the injection DI amount of anti-knock agent such as water is output to the water injection valve 13 of the corresponding cylinder.

この水噴射弁13からの水等のアンチノック剤の噴射時
期は、遅くとも吸気弁3の開いている吸気行程の前半部
に噴射終了するように設定され、噴射された水等のアン
チノック剤が燃焼室2の下層部のピストン20周辺のエ
ンドガスゾーンに偏在するように供給されるものである
The injection timing of the anti-knock agent such as water from the water injection valve 13 is set so that the injection ends at the latest in the first half of the intake stroke when the intake valve 3 is open, so that the injected anti-knock agent such as water It is supplied so as to be unevenly distributed in the end gas zone around the piston 20 in the lower part of the combustion chamber 2.

また、上記CPLI25は、エンジン回転数および吸入
空気歯とに応じて基本燃料噴射量をめるとともに、エン
ジン冷間時、加速時等にはこの基本燃料噴射量を増量し
て実際燃料噴射量をめる。
In addition, the CPLI 25 calculates the basic fuel injection amount according to the engine speed and intake air teeth, and increases this basic fuel injection amount when the engine is cold or when accelerating to determine the actual fuel injection amount. Melt.

そして、少なくともエンジンの低負荷時には、燃料噴射
弁11から吸気弁3の開期間中でかつ吸気弁3開後所定
時間おいて1回の燃焼に必要な燃料を噴射供給して、成
層燃焼を行うべく燃料噴射時期を設定し、所定時期に燃
料噴射量に相当するパルス幅を有する燃料噴射パルスを
各気筒の燃料噴射弁11に出力するものである。
At least when the engine is under low load, the fuel necessary for one combustion is injected and supplied from the fuel injection valve 11 during the open period of the intake valve 3 and at a predetermined time after the intake valve 3 is opened, thereby performing stratified combustion. The fuel injection timing is set according to the fuel injection timing, and a fuel injection pulse having a pulse width corresponding to the fuel injection amount is output to the fuel injection valve 11 of each cylinder at a predetermined timing.

上記水等のアンチノック剤の偏在供給を行うための水噴
射時期は、第3図に示すように、吸気弁3の開弁曲線に
おいて、上死点TDC前の吸気弁3が開き始める時10
から下死点BDC後の吸気弁3が閉じる時ICまでの吸
気行程に対し、水等のアンチノック剤の噴射は、吸気弁
3の開時期IOのすぐ後の水噴射開始時期θlから噴射
を開始して、所定量の噴射を得るための期間後の水噴射
終了時期θ2で噴射を終了するもので、この水噴射終了
時期θ2は遅くとも吸気行程の前半部以前の早い時期に
設定するものである。
The water injection timing for unevenly supplying the anti-knock agent such as water is, as shown in FIG.
During the intake stroke from when the intake valve 3 closes after bottom dead center BDC to IC, the injection of anti-knock agent such as water starts from the water injection start time θl immediately after the opening time IO of the intake valve 3. Injection is started and ends at water injection end time θ2 after a period for obtaining a predetermined amount of injection, and this water injection end time θ2 is set at an early time before the first half of the intake stroke at the latest. be.

これにより、水等のアンチノック剤は吸気弁3が開く吸
気期間中の前期に燃焼室2に流入し、燃焼室2の下層部
に偏在して供給され、しかも、その際、円周方向のスワ
ールが生成されていることによって上下方向の拡散が抑
制される。
As a result, the anti-knock agent such as water flows into the combustion chamber 2 in the first half of the intake period when the intake valve 3 is open, and is supplied unevenly to the lower part of the combustion chamber 2. The generated swirl suppresses vertical diffusion.

また、成層燃焼を行うための燃料噴射時期は、第3図に
おいて、上記吸気弁3が開いている吸気行程の後半部す
なわち吸気弁3の閉時期ICより所定期間早い時期に燃
料噴射が終了するJ:うに、燃料噴射終了時期θ4を設
定し、この燃料噴射終了時期θ4に対し、燃料噴射量に
対応するパルス幅に相当する1時期θだけ進んだ時期に
燃料噴射開始時期θ3を設定するものである。
Furthermore, in FIG. 3, the fuel injection timing for performing stratified combustion is such that fuel injection ends in the latter half of the intake stroke when the intake valve 3 is open, that is, at a predetermined period earlier than the closing timing IC of the intake valve 3. J: Uni, a fuel injection end time θ4 is set, and a fuel injection start time θ3 is set at a time that is one period θ corresponding to the pulse width corresponding to the fuel injection amount with respect to this fuel injection end time θ4. It is.

これにより、燃料は吸気弁3が開いている吸気期間中の
比較的後期に燃焼室2に流入し、水噴射弁13からの水
等のアンチノック剤と混じることなく、燃焼室2の上層
部に偏在して供給され、しかも円周方向のスワールによ
って上下方向の拡散が抑制されて、この成層化が維持さ
れる。上記成層燃焼は、燃焼室2の上層に燃料を偏在さ
せることによって点火プラグ近傍に着火に必要な空燃比
を確保し、下層は非常に棉薄な混合気でも良好な燃焼性
を得るこ−とができることから、全体としての空燃比の
リーン化が図れ、燃費性が改善できるとともに、未燃焼
成分の排出が抑制できてエミッション性の向上が図れる
ものである。なお、吸気行程の後半、特に吸気弁3が閉
じる直前に燃料を噴射供給するようにすると、上記燃料
の偏在化すなわち成層化が確実に実現できるが、この場
合は、燃料の気化・霧化が余り進行していない燃料が流
入することになるので、大きなスワールによって成層化
が良好に維持される範囲では、ピストン速度が大きく吸
入速度が速くなって燃料の微粒化を促進して燃焼性をよ
り向上するために、水等のアンチノック剤の供給されて
いない領域では、噴射終了時期を吸気行程の後半よりも
中間側に進めて行う方が好ましい。
As a result, fuel flows into the combustion chamber 2 at a relatively late stage during the intake period when the intake valve 3 is open, and the fuel flows into the upper layer of the combustion chamber 2 without being mixed with the anti-knock agent such as water from the water injection valve 13. Moreover, the swirl in the circumferential direction suppresses vertical diffusion and maintains this stratification. The stratified combustion described above secures the air-fuel ratio necessary for ignition near the spark plug by unevenly distributing fuel in the upper layer of the combustion chamber 2, and obtains good combustibility even with a very lean mixture in the lower layer. As a result, the air-fuel ratio as a whole can be made leaner, improving fuel efficiency, and the emission of unburned components can be suppressed, thereby improving emissions. Note that if the fuel is injected and supplied in the latter half of the intake stroke, especially just before the intake valve 3 closes, the above uneven distribution of fuel, that is, stratification, can be reliably achieved, but in this case, the vaporization and atomization of the fuel are Since fuel that has not progressed much will flow in, within the range where stratification can be maintained well by large swirls, the piston speed will be large and the suction speed will be high, promoting atomization of the fuel and improving combustibility. In order to improve the performance, it is preferable to advance the injection end timing to the middle side of the intake stroke rather than the latter half of the intake stroke in a region where an anti-knock agent such as water is not supplied.

上記の如き水等のアンチノック剤の噴射供給を偏在化し
て行うことにより燃料の燃焼性に悪影響を及ぼすことな
くノッキングを抑制して、ノッキング限界のトルクが向
上するものである。すなわち、点火時期を進角するのに
伴ってトルクは徐々に増大する一bのであるが、ノッキ
ング限界にまで点火時期が進角すると、これ以上進角す
るとノッキングが発生して異常燃焼が生起してエンジン
振動、耐久性に悪影響が生じるものであり、このノッキ
ング限界以上に点火時期を進角してトルクの向上を図る
ことはできない。しかるに、水等のアンチノック剤を燃
焼性を低下させることなく供給してノッキングの発生を
阻止することによってノッキング限界を上昇覆ると、上
記ノッキング限界を越えて点火時期を進角してもノッキ
ングの発生はなく、この点火時期の進角に伴ってより大
きなトルクが得られることになるものである。特に、噴
射燃料の成層化を併用すると、この成層化によってピス
トン周囲のエンドガスゾーンが非常にリーン化している
ので、さらにノッキングの発生が抑制されることになり
、ノッキング抑制に要する水等のアンチノック剤の供給
口が低減される。
By unevenly distributing the injection supply of the anti-knock agent such as water as described above, knocking is suppressed without adversely affecting the combustibility of the fuel, and the torque at the knocking limit is improved. In other words, the torque gradually increases as the ignition timing is advanced, but once the ignition timing is advanced to the knocking limit, if the ignition timing is advanced any further, knocking will occur and abnormal combustion will occur. This adversely affects engine vibration and durability, and it is not possible to improve torque by advancing the ignition timing beyond this knocking limit. However, if the knocking limit is increased by supplying an anti-knock agent such as water without reducing combustibility to prevent the occurrence of knocking, knocking will not occur even if the ignition timing is advanced beyond the knocking limit. This does not occur, and as the ignition timing advances, greater torque is obtained. In particular, when injected fuel is stratified, the end gas zone around the piston becomes extremely lean due to this stratification, which further suppresses the occurrence of knocking. The number of knock agent supply ports is reduced.

次に、制御装置22の作動を第4図のフローチャートに
よって説明する。
Next, the operation of the control device 22 will be explained with reference to the flowchart shown in FIG.

エンジンが作動すると、CPU25は、クランク角セン
サー28、エアフローメータ10、ノックセンサー27
の各信号を読み込んでその各個をレジスタT、A、Kに
記憶する(ステップ81〜83)。次に、ステップS4
でエンジンのいずれかの気筒でノッキングが発生してい
るか否かを判定し、ノッキング発生時にはC’PU25
はステップS4においてYESと判定してステップS5
に進み、そこでマツプより水等のアンチノック剤の水噴
射開始時期θ1および水噴射終了時期θ2を演算して決
定する。なお、このマツプではいずれの気筒においても
水噴射終了時期θ2が吸気行程前半部以前となるように
設定されている。
When the engine operates, the CPU 25 controls the crank angle sensor 28, the air flow meter 10, and the knock sensor 27.
Each signal is read and stored in registers T, A, and K (steps 81 to 83). Next, step S4
It is determined whether or not knocking is occurring in any cylinder of the engine, and when knocking occurs, C'PU25
is determined to be YES in step S4, and the process proceeds to step S5.
Then, the water injection start timing θ1 and the water injection end timing θ2 of the anti-knock agent such as water are calculated and determined from the map. In this map, the water injection end timing θ2 is set before the first half of the intake stroke in any cylinder.

上記ステップS5で水噴射開始時期θlおよび水噴射終
了時期θ2が決定されると、水噴射開始時期θlになる
までステップS6に待機し、水噴射開始時期θ1になる
と、ステップS7で水噴射弁13に11111信号を加
え、該水噴射弁13を駆動し続ける間ステップS8に待
機し、水噴射終了時期θ2になるとl T I+倍信号
出力を停止しくステップS9)、上記の如く水噴射パル
スを加えて水等のアンチノック剤の噴射供給を終えた後
、およびノッキングが発生していない時には上記ステッ
プS4においてNoと判定して水等のアンチノック剤の
噴射を行うことなくステップS10に進むものである。
When the water injection start time θl and the water injection end time θ2 are determined in step S5, the process waits in step S6 until the water injection start time θl is reached, and when the water injection start time θ1 is reached, the water injection valve 13 is activated in step S7. 11111 signal is applied to the water injection valve 13, the system waits in step S8 while continuing to drive the water injection valve 13, and when the water injection end time θ2 is reached, the output of the l T I+ signal is stopped (step S9), and the water injection pulse is added as described above. After the injection supply of the anti-knock agent such as water is finished, and when knocking is not occurring, a negative determination is made in step S4 and the process proceeds to step S10 without injecting the anti-knock agent such as water.

ステップS10ではレジスタT内のクランク角を用いて
エンジン回転数を演算してそれをレジスタNに記憶し、
次にレジスタN、A内のエンジン回転数と吸入空気最と
でもって燃料噴射帰を演算し、必要に応じて加速補正、
温度補正を行って実際噴射量をレジスタQに記憶しくス
テップ811)、該レジスタQ内の実際燃料噴射量から
1回の吸入行程に対する噴射角θを決定してそれをレジ
スタθに記憶する(ステップ512)。
In step S10, the engine speed is calculated using the crank angle in the register T, and it is stored in the register N.
Next, calculate the fuel injection return using the engine speed and intake air in registers N and A, and make acceleration corrections as necessary.
Perform temperature correction and store the actual injection amount in the register Q (step 811), determine the injection angle θ for one intake stroke from the actual fuel injection amount in the register Q, and store it in the register θ (step 811). 512).

次にステップ813で燃料噴射開始時期θ3および燃料
噴射終了時期θ4を決定する。この燃料噴射開始時期θ
3および燃料噴射終了時期θ4は、まずマツプから燃料
噴射終了時期θ4を演算して決定し、この燃料噴射終了
時期θ4に基づいてレジスタθ内の実際噴射量θに応じ
た燃料噴射開始時期θ3を決定するものである。なお、
上記マツプには、各運転状態に対応して成層燃焼を得る
べく最適な燃料噴射時期が設定されている。
Next, in step 813, fuel injection start timing θ3 and fuel injection end timing θ4 are determined. This fuel injection start timing θ
3 and the fuel injection end time θ4 are determined by first calculating the fuel injection end time θ4 from the map, and based on this fuel injection end time θ4, the fuel injection start time θ3 is determined according to the actual injection amount θ in the register θ. It is up to you to decide. In addition,
The optimal fuel injection timing is set in the above map in order to obtain stratified charge combustion in accordance with each operating state.

このようにして、燃料噴射開始時期θ3および燃料噴射
終了時期θ4が決定される−と、燃料噴射開始時期θ3
になるまでステップS14に待機し、燃料噴射開始時期
θ3になると、ステップS15で燃料噴射弁11に゛1
″信号を加え、該燃料噴射弁11を駆動し続ける間ステ
ップS16に待機し、燃料噴射終了時期θ4になると゛
′1″信号の出力を停止しくステップ517)、上記の
如く燃料噴射パルスを加えた後、上記ステップS1に戻
る。
In this way, the fuel injection start timing θ3 and the fuel injection end timing θ4 are determined.
The process waits in step S14 until the fuel injection start time θ3 is reached, and the fuel injection valve 11 is set to 1 in step S15.
'' signal is applied, and the fuel injection valve 11 is continued to be driven while waiting in step S16, and when the fuel injection end time θ4 is reached, the output of the ``'1'' signal is stopped (step 517), and a fuel injection pulse is applied as described above. After that, the process returns to step S1.

以上のような実施例によれば、ノッキング発生時には水
噴射弁13から水等のアンチノック剤を燃焼室2の下層
部に偏在化して噴射供給し、ノッキングの発生が解消さ
れるまで水等のアンチノック剤を噴射供給するとともに
、燃料の偏在化による成層燃焼を行って、燃費性、燃焼
効率の向上を図ると同時に、ピストン近傍のエンドガス
ゾーンの空燃比をリーンとして着火し難くしてノッキン
グ抑制効果を得て、受註の水等の一アンヂノツク剤で効
率良くノッキングの発生が抑制でき、ひいては出力の向
上が図れるものである。
According to the embodiments described above, when knocking occurs, anti-knock agent such as water is unevenly distributed and injected into the lower part of the combustion chamber 2 from the water injection valve 13, and the water or other anti-knock agent is supplied to the lower part of the combustion chamber 2 until the occurrence of knocking is eliminated. In addition to injecting and supplying an anti-knock agent, stratified combustion is performed by unevenly distributing fuel to improve fuel efficiency and combustion efficiency.At the same time, the air-fuel ratio in the end gas zone near the piston is lean to make ignition difficult and prevent knocking. By obtaining a suppressing effect, the occurrence of knocking can be efficiently suppressed using an anti-knocking agent such as water, and as a result, the output can be improved.

なお、上記実施例において、ノッキングが発生して水噴
射弁13から水等のアンチノック剤の噴射供給を供給し
ている時には、スワールを強める方向にスワール制御弁
15を制御し、大きなスワールの生成によって水等のア
ンチノック剤の偏在化の維持作用を大きくするのが好ま
しい。
In the above embodiment, when knocking occurs and the water injection valve 13 is injecting an anti-knock agent such as water, the swirl control valve 15 is controlled in a direction to strengthen the swirl, and a large swirl is generated. It is preferable to increase the effect of maintaining the uneven distribution of anti-knock agents such as water.

また、上記実施例では、ノッキングの発生をノックセン
サー27を使用して検出し、これに応じてノッキング発
生時に水等のアンチノック剤を噴射供給し、実際に発生
しているノッキングを抑制するように構成している例に
ついて説明したが、そのほか、ノッキング発生領域すな
わちノッキングの発生し易い運転領域、例えば高負荷低
回転時には、常に水等のアンチノック剤を水噴射弁13
から噴射供給するようにして、ノッキングの発生を未然
に回避するように、例えば運転状態に対応して水等のア
ンチノック剤噴射領域が設定されているマツプに応じて
、水噴射弁13に水噴射パルスを出力するように制御装
置22によって制御するにうに構成してもよい。
Further, in the above embodiment, the occurrence of knocking is detected using the knock sensor 27, and in response to this, when knocking occurs, an anti-knock agent such as water is injected and supplied to suppress the knocking that is actually occurring. In addition to this, an anti-knock agent such as water is always applied to the water injection valve 13 in a knocking generation area, that is, an operating area where knocking is likely to occur, for example, during high load and low rotation.
In order to avoid the occurrence of knocking by injecting water from It may also be configured to be controlled by the control device 22 so as to output the injection pulse.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例におけるノック抑制装置を備
えたエンジンの全体構成図、 第゛2図はエンジンの具体的構造例を示す要部縦断面図
、 第3図は吸気行程に対する水等のアンチノック剤の噴射
時期および燃料噴射時期を示すタイミング図、 第4図は制御装置の処理を示すフローチャート図である
。 1・・・・・・エンジン 2・・・・・・燃焼室3・・
・・・・吸気弁 5・・・・・・吸気通路11・・・・
・・燃料噴射弁 13・旧・・水噴射弁22・・・・・
・制御装置 24・・・・・・クランク角センサー
Fig. 1 is an overall configuration diagram of an engine equipped with a knock suppression device according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a vertical cross-sectional view of main parts showing a specific structural example of the engine, and Fig. 3 is a diagram showing water flow during the intake stroke. FIG. 4 is a timing diagram showing the injection timing of the anti-knock agent and the fuel injection timing. FIG. 4 is a flowchart showing the processing of the control device. 1...Engine 2...Combustion chamber 3...
... Intake valve 5 ... Intake passage 11 ...
・・Fuel injection valve 13・Old・・Water injection valve 22・・・・
・Control device 24...Crank angle sensor

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)エンジンの各気筒に対し吸気弁を介して炊焼室に
通ずる吸気通路内に水等のアンチノック剤を供給する水
噴射弁を設け、ノッキング発生時もしくはノッキング発
生領域で、上記水噴射弁から遅くとも吸気弁の開期間の
前半部で水等のアンチノック剤の噴射供給を終えるよう
制御する制御装置を備えたことを特徴とするエンジンの
ノック抑制装置。
(1) A water injection valve is provided for each cylinder of the engine to supply an anti-knock agent such as water into the intake passage leading to the cooking chamber via the intake valve, and when knocking occurs or in the area where knocking occurs, the water injection valve 1. A knock suppressing device for an engine, comprising a control device that controls the injection supply of an anti-knock agent such as water to end in the first half of the opening period of an intake valve at the latest.
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